3.2 Расчет теплового баланса

Схема тепловых потоков представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема тепловых потоков осветлителя

Уравнение, выражающее тепловой баланс процесса, представлено в следующей форме:

,

(3.3)

где Q₁ – теплота, вносимая в аппарат материальными потоками, кДж/ч;

Q₂ – тепловой эффект химического процесса, кДж/ч;

Q₃ – теплота, уносимая из аппарата с продуктами реакции, кДж/ч;

Q₄ – тепловые потери в окружающую среду, кДж/ч.

В расчете теплового баланса используются расчетные величины, имеющие место в сводной таблице 3.1 материального баланса.

Необходимые для расчетов значения величин представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Значения необходимых параметров

Наименование показателя	Значение
Температура сточной воды на входе в осветлитель	318 К
Тепловой эффект реакции	73,5 кДж/кг
Температура продуктов на выходе из осветлителя	313 К

Тепловые свойства основных веществ, вносимых в аппарат материальными потоками, приведены в таблице 3.4 [20].

Таблица 3.4 – Тепловые свойства компонентов сточной воды

Вещество	Массовая теплоемкость при температуре 20 оС Ср, кДж/(кг.К)	Массовая теплоемкость при температуре 45 оС Ср, кДж/(кг.К)
Вода	4,19	4,18
Поливинилхлорид	1,255	1,255

Остальные компоненты вносят незначительный вклад в тепловой баланс.

Определяем теплоту, вносимую в аппарат с перерабатываемыми веществами, по формуле:

(3.4)

где G_общ – массовый расход сточной воды, кг/ч;

С_см – средняя массовая теплоемкость исходной смеси, кДж/(кг∙К);

Т - температура сточной воды на входе в аппарат, К.

Теплоемкость смеси компонентов С_см, кДж/(кг∙К), находим по формуле:

(3.5)

где С_i – массовая теплоемкость i-гокомпонента, кДж/(кг∙К);

X_i – массовая доля i-гокомпонента.

Массовую теплоемкость берем из таблицы 3.2.2 при температуре 45 ^оС. Затем определяем теплоемкость смеси компонентов:

Теплота, вносимая в аппарат материальными потоками:

Определяем теплоту, образовавшую в ходе реакции, по формуле:

(3.6)

где q – тепловой эффект реакции, кДж/кг

Определяем теплоту, отводимую из аппарата, по формуле:

(3.7)

где Т₃ – температура на выходе осветлителя, К.

Потери тепла в окружающую среду определяем по формуле:

(3.8)

Рассчитанные данные по тепловому балансу оформляем в виде таблицы 3.5

Таблица 3.5 – Тепловой баланс

Приход		Расход
Поток	Количество теплоты, кВт	Поток	Количество теплоты, кВт
Q1	22845,2	Q3	21800,5
Q2	1225	Q4	2269,7
Итого	24070,2	Итого	24070,2